public class Array<E> {

    private E[] data;
    private int size;

    // 构造函数，传入数组的容量 capacity 构造 Array
    public Array(int capacity) {
        this.data = (E[]) new Object[capacity];
        size = 0;
    }

    // 无参数的构造函数，默认数组的容量 capacity=10
    public Array() {
        this(10);
    }

    // 获取数组中的元素个数
    public int getSize() {
        return this.size;
    }

    // 获取数组的容量
    public int getCapacity() {
        return this.data.length;
    }

    // 返回数组是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return this.size == 0;
    }

    // 在所有元素后添加一个新元素 - O(1)
    public void addLast(E e) {
        add(this.size, e);
    }

    // 在所有元素之前添加一个新元素 - O(n)
    public void addFirst(E e) {
        add(0, e);
    }

    // 在第 index 个位置插入一个新元素 e - O(n/2)=O(n)
    public void add(int index, E e) {
        if (index < 0 || index > this.size) {
            throw new IllegalArgumentException("Add failed. Require index >= 0 and index <= size.");
        }
        if (this.size == this.data.length) {
            resize(2 * this.data.length);
        }
        for (int i = this.size - 1; i >= index; i --) {
            this.data[i + 1] = this.data[i];
        }
        this.data[index] = e;
        this.size ++;
    }

    // 获取 index 索引位置的元素 - O(1)
    public E get(int index) {
        if (index < 0 || index >= this.size) {
            throw new IllegalArgumentException("Get failed. Index is illegal.");
        }
        return this.data[index];
    }

    // 获取最后一个元素
    public E getLast() {
        return get(this.size - 1);
    }

    // 获取第一个元素
    public E getFrist() {
        return get(0);
    }

    // 修改 index 索引位置的元素为 e - O(1)
    public void set(int index, E e) {
        if (index < 0 || index >= this.size) {
            throw new IllegalArgumentException("Get failed. Index is illegal.");
        }
        this.data[index] = e;
    }

    // 查找数组中是否有元素 e - O(n)
    public boolean contains(E e) {
        for (int i = 0; i < this.size; i ++) {
            if (this.data[i].equals(e)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    // 查找数组中元素 e 所在的索引，如果不存在元素 e，则返回 -1 - O(n)
    public int find(E e) {
        for (int i = 0; i < this.size; i ++) {
            if (this.data[i].equals(e)) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    // 从数组中删除 index 位置的元素，返回删除的元素 - O(n)
    public E remove(int index) {
        if (index < 0 || index >= this.size) {
            throw new IllegalArgumentException("Get failed. Index is illegal.");
        }
        E ret = this.data[index];
        for (int i = index + 1; i < this.size; i ++) {
            this.data[i - 1] = this.data[i];
        }
        this.size --;
        this.data[size] = null; // loitering objects != memory leak  闲逛的对象
        if (this.size == this.data.length / 4 && this.data.length / 2 != 0) {
            resize(this.data.length / 2);
        }
        return ret;
    }

    // 从数组中删除第一个元素，返回删除的元素 - O(n)
    public E removeFirst() {
        return remove(0);
    }

    // 从数组中删除最后一个元素，返回删除的元素 - O(1)
    public E removeLast() {
        return remove(this.size - 1);
    }

    // 从数组中删除元素 e - O(n)
    public void removeElement(E e) {
        int index = find(e);
        if (index != -1) {
            remove(index);
        }
    }

    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append(String.format("Array: size = %d, capacity = %d\n", this.size, this.data.length));
        res.append('[');
        for (int i = 0; i < this.size; i++) {
            res.append(this.data[i]);
            if (i != (this.size - 1)) {
                res.append(", ");
            }
        }
        res.append("]\n");
        return res.toString();
    }

    // 重置数组大小 - O(n)
    // 在添加、删除时 resize() 使用均摊复杂度分析
    // 添加、删除频繁操作，出现复杂度震荡，原因：removeLast 时 resize 过于着急，解决方案: Lazy，当 size == capacity/4，才将 capacity 减半
    private void resize(int newCapacity) {
        E[] newData = (E[]) new Object[newCapacity];
        for (int i = 0; i < this.size; i ++) {
            newData[i]  = this.data[i];
        }
        this.data = newData;
    }

}
